ATPS de fisica 2 etapas 1 e 2 atividades práticas
Seminário: ATPS de fisica 2 etapas 1 e 2 atividades práticas. Pesquise 862.000+ trabalhos acadêmicosPor: • 15/9/2013 • Seminário • 1.109 Palavras (5 Páginas) • 441 Visualizações
ATPS DE FISICA 2 ETAPAS 1 e 2ATIVIDADES PRÁTICAS
SUPERVISIONADAS – ATPS
FÍSICA 2
ETAPAS 1 e 2
PROF. JOÃO CARLOS
ENG. CIVIL - 3º SEMESTRE
CAMPUS OSASCO
EV11B.3
Ricardo Maia Oliveira Silva – RA 3771751737
Marcio Ferraro silva – RA 4250860848
Andre R. Brandi – RA 3708611273
Alan Fagner Rodrigues dos Santos – RA 4243766607
Alex de Paula – RA 44478860
Passo 1
Supor um próton que voa no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Supondo ainda que nessa região, o único desvio da trajetória se deve à força gravitacional Fg e que esse desvio é corrigido (ou equilibrado) a cada instante por uma força magnética Fm aplicada ao próton. Nessas condições, desenhar no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.
Passo 2
Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média o feixe possui um número total n = 1x1015 prótons. Se essa força elétrica é responsável por acelerar todos os prótons, qual é a aceleração que cada próton adquire, sabendo-se que sua massa é mp = 1,67 JJ10-24 g.
Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.
Fórmula: F = m. a
Definições: Fe = 1N np=1.1015 prótons Mp = 1,67.10-24g=>1,67.10-27Kg a=?
Resolução:
1 = 1,67.10-27x 1.1015x a
a=11,67.10-12
Resposta: a = 5,99.1011 m/s²
Passo 3
Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 vezes maior que a massa dos prótons. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.
Fórmula: Fe=m.a
Resolução: Fe=207x1,67.10-27x1.1015x5,99.1011
Resposta: Fe = 2,07068.102N
Passo 4
Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4.
Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que
os prótons permaneçam em trajetória circular, determinar qual o valor da velocidade de cada
próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N.
Determinar a que fração da velocidade da luz (c = 3,00 x 108 m/s) corresponde esse valor de
velocidade.
Figura 4: Diagrama do anel do LHC
Fórmula: Fcp = m.V²2r
Definições:
Fm=5N
m=1,67.10-27Kg
r=4.300m
V=?
Resolução: 5=1,67.10-27x1015xV²2x4300
V²=8600x51,67.10-12 =>
V²=430001,67.10-12 =>
V²=25748,5¹² =>
V=25748,5¹²
Resposta: V=160,46. 106 m/s
ETAPA 2
Passo 1
Ler as seguintes considerações para este e os próximos passos:
Sabe-se que no interior do tubo acelerador é feito vácuo, ou seja, retira-se quase todo o ar
existente no tubo. Isso é feito para impedir que as partículas do feixe se choquem com as
partículas. Supor um cientista que se esqueceu de fazer vácuo no tubo acelerador. Ele
observa que os prótons acelerados a partir do repouso demoraram 20 μs para atravessar uma
distância de 1 cm.
Determinar qual é a força de atrito FA total que o ar que o cientista deixou no tubo aplica
sobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1×1015 prótons)
continua.
Definições: T= 20ns= 20.10-6s S= 10m
Fórmula: S=So+V.t+ a2.t²
Resolução:
10=0+0t+ax(20.10-6)²2
a=20400.10-12 =>
a=5.1010 m/s²
Definição: Fe=1N np=1.1015prótons a=5.1010 m/s²
Fórmula: Fe-Fa=m.a
Resolução:
Fe-Fa=1,67.10-27x1.1015x5.1010
1-Fa=8,35-2
Fa=1-0,0835 =>
Fa= 0,92N
Resposta: Fa=0,92N
Passo 2
Quando percebe o erro, o cientista liga as bombas para fazer vácuo. Com isso ele consegue
garantir que a força de atrito FA seja reduzida para um terço do valor inicial. Nesse caso, qual
é a força de atrito? Determinar qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu
equipamento de medição.
Definições:
Fa=92N=> 31N
Fe=1N mp=1,67.10-27
np=1.1015
a=?
Fórmula: Fe-Fa=m.a
Resolução: 1-0,31=1,67.10-27x1.1015x a
0,69=1,67.10-12x a
0,691,67.10-12=a
Resposta: a=4,13.10¹¹ m/s²
Passo 3
Para compensar seu erro, o cientista aumenta o valor da força elétrica Fe aplicada sobre os
prótons, garantindo que eles tenham um valor de aceleração igual ao caso sem atrito (passo 2
da ETAPA 2). Sabendo que ele ainda está na condição em que a força de atrito FA vale um
terço do atrito inicial, determinar qual é a força elétrica Fe que o cientista precisou aplicar aos
prótons do feixe.
Definição:
Fe=1N
Fa=0,31N
Resolução: Fe+Fa=1+0,31
Resposta: Fe=1,31N
Passo 4
Adotando o valor encontrado no passo 3, determinar qual é a razão entre a força Fe imposta
pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo
gravitacional.
Definição:
Fe=1,31N g=9,8m/s² mp=1,67.10-27 n=1.1015prótons Fg=?
Fórmulas: FeFg Fg=m.g
Resolução: Fg=1,67.10-27x1.1015x9,8
Fg=16,366.10-10
FeFg => 1,3116,366.10-10
Resposta: FeFg=8.1010 , a força elétrica é muito maior que a força.
...